[转]Linux系统调用--fcntl函数详解

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功能描述：根据文件描述词来操作文件的特性。

文件控制函数 fcntl -- file control
头文件：

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

函数原型：

int fcntl(int fd, int cmd);

int fcntl(int fd, int cmd, long arg);

int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);

描述：

fcntl()针对(文件)描述符提供控制.参数fd是被参数cmd操作(如下面的描述)的描述符.

针对cmd的值,fcntl能够接受第三个参数（arg）

fcntl函数有5种功能：

1.复制一个现有的描述符（cmd=F_DUPFD）.

2.获得／设置文件描述符标记(cmd=F_GETFD或F_SETFD).

3.获得／设置文件状态标记(cmd=F_GETFL或F_SETFL).

4.获得／设置异步I/O所有权(cmd=F_GETOWN或F_SETOWN).

5.获得／设置记录锁(cmd=F_GETLK,F_SETLK或F_SETLKW).

cmd 选项：

F_DUPFD 返回一个如下描述的(文件)描述符:

（1）最小的大于或等于arg的一个可用的描述符

（2）与原始操作符一样的某对象的引用

（3）如果对象是文件(file)的话,返回一个新的描述符,这个描述符与arg共享相同的偏移量(offset)

（4）相同的访问模式(读,写或读/写)

（5）相同的文件状态标志(如:两个文件描述符共享相同的状态标志)

（6）与新的文件描述符结合在一起的close-on-exec标志被设置成交叉式访问execve(2)的系统调用

F_GETFD 取得与文件描述符fd联合close-on-exec标志,类似FD_CLOEXEC.如果返回值和FD_CLOEXEC进行与运算结果是0的话,文件保持交叉式访问exec(), 否则如果通过exec运行的话,文件将被关闭(arg被忽略)

F_SETFD 设置close-on-exec旗标。该旗标以参数arg的FD_CLOEXEC位决定。

F_GETFL 取得fd的文件状态标志,如同下面的描述一样(arg被忽略)

F_SETFL 设置给arg描述符状态标志,可以更改的几个标志是：O_APPEND， O_NONBLOCK，O_SYNC和O_ASYNC。
F_GETOWN 取得当前正在接收SIGIO或者SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id返回成负值(arg被忽略)

F_SETOWN 设置将接收SIGIO和SIGURG信号的进程id或进程组id,进程组id通过提供负值的arg来说明,否则,arg将被认为是进程id

命令字(cmd)F_GETFL和F_SETFL的标志如下面的描述:

O_NONBLOCK 非阻塞I/O;如果read(2)调用没有可读取的数据,或者如果write(2)操作将阻塞,read或write调用返回-1和EAGAIN错误 O_APPEND 强制每次写(write)操作都添加在文件大的末尾,相当于open(2)的O_APPEND标志

O_DIRECT 最小化或去掉reading和writing的缓存影响.系统将企图避免缓存你的读或写的数据.

如果不能够避免缓存,那么它将最小化已经被缓存了的数据造成的影响.如果这个标志用的不够好,将大大的降低性能

O_ASYNC 当I/O可用的时候,允许SIGIO信号发送到进程组,例如:当有数据可以读的时候

注意：在修改文件描述符标志或文件状态标志时必须谨慎，先要取得现在的标志值，然后按照希望修改它，最后设置新标志值。不能只是执行F_SETFD或F_SETFL命令，这样会关闭以前设置的标志位。

fcntl的返回值：与命令有关。如果出错，所有命令都返回－1，如果成功则返回某个其他值。下列三个命令有特定返回值：F_DUPFD,F_GETFD,F_GETFL以及F_GETOWN。第一个返回新的文件描述符，第二个返回相应标志，最后一个返回一个正的进程ID或负的进程组ID。

一：第一种类似于dup操作，在这里不做举例。（fcnlt(oldfd, F_DUPFD, 0) <==>dup2(oldfd, newfd)）

设置

在此函数中创建子进程，调用execl

1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <string.h> 4 5 int main() 6 { 7 pid_t pid; 8 //以追加的形式打开文件 9 int fd = fd = open("test.txt", O_TRUNC | O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0777);10 if(fd < 0)11 {12 perror("open");13 return -1;14 }15 printf("fd = %d\n", fd);1617 fcntl(fd, F_SETFD, 0);//关闭fd的close-on-exec标志1819 write(fd, "hello c program\n", strlen("hello c program!\n"));2021 pid = fork();22 if(pid < 0)23 {24 perror("fork");25 return -1;26 }27 if(pid == 0)28 {29 printf("fd = %d\n", fd);3031 int ret = execl("./main", "./main", (char *)&fd, NULL);32 if(ret < 0)33 {34 perror("execl");35 exit(-1);36 }37 exit(0);38 }3940 wait(NULL);4142 write(fd, "hello c++ program!\n", strlen("hello c++ program!\n"));4344 close(fd);4546 return 0;47 }

main测试函数

1 int main(int argc, char *argv[]) 2 { 3 int fd = (int)(*argv[1]);//描述符 4 5 printf("fd = %d\n", fd); 6 7 int ret = write(fd, "hello linux\n", strlen("hello linux\n")); 8 if(ret < 0) 9 {10 perror("write");11 return -1;12 }1314 close(fd);1516 return 0;17 }

执行后文件结果：

[root@centOS5 class_2]# cat test.txt
hello c program
hello linux
hello c++ program!

三：用命令F_GETFL和F_SETFL设置文件标志，比如阻塞与非阻塞

1 #include <stdio.h> 2 #include <sys/types.h> 3 #include <unistd.h> 4 #include <sys/stat.h> 5 #include <fcntl.h> 6 #include <string.h> 7 8 /**********************使能非阻塞I/O******************** 9 *int flags;10 *if(flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0) < 0)11 *{12 * perror("fcntl");13 * return -1;14 *}15 *flags |= O_NONBLOCK;16 *if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)17 *{18 * perror("fcntl");19 * return -1;20 *}21 *******************************************************/2223 /**********************关闭非阻塞I/O******************24 flags &= ~O_NONBLOCK;25 if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)26 {27 perror("fcntl");28 return -1;29 }30 *******************************************************/3132 int main()33 {34 char buf[10] = {0};35 int ret;36 int flags;3738 //使用非阻塞io39 if(flags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL, 0) < 0)40 {41 perror("fcntl");42 return -1;43 }44 flags |= O_NONBLOCK;45 if(fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, flags) < 0)46 {47 perror("fcntl");48 return -1;49 }5051 while(1)52 {53 sleep(2);54 ret = read(STDIN_FILENO, buf, 9);55 if(ret == 0)56 {57 perror("read--no");58 }59 else60 {61 printf("read = %d\n", ret);62 }6364 write(STDOUT_FILENO, buf, 10);65 memset(buf, 0, 10);66 }6768 return 0;69 }

四：设置异步IO还没想好以后实现（呵呵呵。。。。。）

五：设置获取记录锁

结构体flock的指针：

struct flcok

{

short int l_type; /* 锁定的状态*/

//这三个参数用于分段对文件加锁，若对整个文件加锁，则：l_whence=SEEK_SET,l_start=0,l_len=0;

short int l_whence;/*决定l_start位置*/

off_t l_start; /*锁定区域的开头位置*/

off_t l_len; /*锁定区域的大小*/

pid_t l_pid; /*锁定动作的进程*/

};

l_type 有三种状态:

F_RDLCK 建立一个供读取用的锁定

F_WRLCK 建立一个供写入用的锁定

F_UNLCK 删除之前建立的锁定

l_whence 也有三种方式:

SEEK_SET 以文件开头为锁定的起始位置。

SEEK_CUR 以目前文件读写位置为锁定的起始位置

SEEK_END 以文件结尾为锁定的起始位置。

1 #include "filelock.h" 2 3 /* 设置一把读锁 */ 4 int readLock(int fd, short start, short whence, short len) 5 { 6 struct flock lock; 7 lock.l_type = F_RDLCK; 8 lock.l_start = start; 9 lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END10 lock.l_len = len;11 lock.l_pid = getpid();12 // 阻塞方式加锁13 if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)14 return 1;1516 return 0;17 }1819 /* 设置一把读锁 , 不等待 */20 int readLocknw(int fd, short start, short whence, short len)21 {22 struct flock lock;23 lock.l_type = F_RDLCK;24 lock.l_start = start;25 lock.l_whence = whence;//SEEK_CUR,SEEK_SET,SEEK_END26 lock.l_len = len;27 lock.l_pid = getpid();28 // 非阻塞方式加锁29 if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)30 return 1;3132 return 0;33 }34 /* 设置一把写锁 */35 int writeLock(int fd, short start, short whence, short len)36 {37 struct flock lock;38 lock.l_type = F_WRLCK;39 lock.l_start = start;40 lock.l_whence = whence;41 lock.l_len = len;42 lock.l_pid = getpid();4344 //阻塞方式加锁45 if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)46 return 1;4748 return 0;49 }5051 /* 设置一把写锁 */52 int writeLocknw(int fd, short start, short whence, short len)53 {54 struct flock lock;55 lock.l_type = F_WRLCK;56 lock.l_start = start;57 lock.l_whence = whence;58 lock.l_len = len;59 lock.l_pid = getpid();6061 //非阻塞方式加锁62 if(fcntl(fd, F_SETLK, &lock) == 0)63 return 1;6465 return 0;66 }6768 /* 解锁 */69 int unlock(int fd, short start, short whence, short len)70 {71 struct flock lock;72 lock.l_type = F_UNLCK;73 lock.l_start = start;74 lock.l_whence = whence;75 lock.l_len = len;76 lock.l_pid = getpid();7778 if(fcntl(fd, F_SETLKW, &lock) == 0)79 return 1;8081 return 0;82 }